Расчет отстойника Пропускная способность отстойника максимальна при ε=0

Для расчёта необходимого количества отстойников необходимо определить минимальный диаметр аппарата и минимальную длину зоны отстоя.
Минимальный диаметр отстойника для обеспечения ламинарного течения эмульсии (Re ≤ 2300) определяется по формуле:
Dmin= 4∙Vвх∙ρэм2300∙π∙μэмπf(ε) , м (2.1)
Предварительно рассчитаем плотность эмульсии при 200С по уравнению аддитивности, зная соотношение нефти и воды:
где ρн20= 855кг / м3 - плотность нефти при 200С;
ρн20 = 1004 кг / м3 - плотность пластовой воды при 200C.
Плотность эмульсии при 200С:
ρэм20=10,45ρн20+0,55ρв20=10,45855+0,551004=930,99 кг/м3
Относительную плотность эмульсии при 300С определим по уравнению:
ρ4t=ρ420-α∙(t-20) (2.2)
α=0,001838-0,00132∙ ρ420 (2.3)
В нашем случае из формулы (2.3):
α=0,001838-0,00132∙0,93099=0,00061
Относительная плотность эмульсии при рабочей температуре из формулы (2.2) равна:
ρэм30=0,93099-0,00061∙30-20=0,92489
Абсолютная плотность эмульсии:
ρэм30=ρ430⸱1000=924,89 кг/м3
Чтобы определить динамическую вязкость эмульсии (μэм) при 300С, Па·с., необходимо предварительно определить динамическую вязкость нефти
при 300С. Для расчета последней предварительно находим динамическую вязкость нефти при 200С и 500С.
Динамическая вязкость нефти при 200С:
μ20=20⸱ρ20=12,7⸱10-6 ⸱855 = 10,86 мПа⸱с
Для определения динамической вязкости нефти при 500С находим сначала относительную плотность нефти при 500С:
α = 0,001838 – 0,00132·0,855 = 0,00071
ρ450= 0,855 – 0,00071 · (50 – 20) = 0,8337
Абсолютная плотность нефти при 500С составляет ρ50= 833,7 кг/м3.
Динамическая вязкость нефти при 500С:
μ50=50⸱ρ50=6,5⸱10-6 ⸱833,7 = 5,419⸱10-3Па⸱с=5,419 мПа⸱с
Динамическую вязкость нефти при 300С определяем из уравнения:
lgμ30=lgμ20⸱lgμ50lgμ2030-2030 (2.4)
По формуле (2.4):
lgμ30=lg10,86⸱lg5,419lg10,860,333=0,9235
μ30=100,9235=8,386
Динамическую вязкость эмульсии определяем по формуле:
μэм=μ30(1-В)2,5=8,386(1-0,55)2,5=61,73 мПа⸱с
Где В = 0,55 – доля воды в эмульсии.
Объёмный расход эмульсии:
Vвх=Gжρэм30 (2.5)
Объемный расход эмульсии определяется по формуле (2.5):
Vвх=440000924,89 =475,73 м3/ч = 0,132 м3/с
Минимальный диаметр отстойника будет составлять по формуле (2.1):
Dmin= 4∙0,132∙924,892300∙3,14∙61,73∙10-33,142,596=1,2 м
Расчёт показал, что для обеспечения ламинарного движения эмульсии необходим минимальный диаметр отстойника 1,2 м . Максимальный диаметр стандартного отстойника составляет 3,4 м.
Минимальная длина зоны отстоя для обеспечения необходимого времени осаждения капель воды определяется по формуле:
L=hос∙ωсрωос(2.6)
где hос - высота зоны отстоя, м;
ωср- средняя горизонтальная скорость движения эмульсии в аппарате,
м/с;
ωос - скорость стеснённого осаждения капель воды, м/с.
Высота зоны отстоя hос определяется следующим образом:
При стандартном диаметре отстойника D = 3,4 м его радиус составит:
R=3,42=1,7 м
Высота водяной подушки:
hв=ε∙R=0,46∙1,7=0,782 (2.7)
Высота зоны отстоя:
hос=D-hв=3,4-0,782=2,618 м (2.8)
Средняя горизонтальная скорость движения эмульсии определяется как
среднее арифметическое скоростей на входе и выходе:
ωср=ωвх+ωвыхS (2.9)
ωвх=VвхS (2.10)
ωвых=VвыхS (2.11)
где Vвх и Vвых - объемный расход эмульсии на входе в аппарат и на выходе из него, м3/с;
S - площадь поперечного сечения для прохода эмульсии в аппарате, м2.
В нашем случае Vвх=0,132 м3/с
Суммарный массовый расход эмульсии на выходе составляет Gвых=211200 кг/ч